水文學(xué)及水資源學(xué)科在“三農(nóng)”中的地位與作用

郭純青，代俊峰，方榮杰

(桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，桂林廣西541004)

一 水文學(xué)及水資源學(xué)科概述

水文學(xué)及水資源學(xué)科包括水文學(xué)和水資源學(xué)兩個方面，是研究水的性質(zhì)、循環(huán)運(yùn)動規(guī)律、水與環(huán)境相互關(guān)系以及水資源可持續(xù)利用的學(xué)科［1］。水文學(xué)是水資源學(xué)的基礎(chǔ)，為其提供服務(wù)，而水資源學(xué)又對水文學(xué)提出需求，促其發(fā)展。水文學(xué)和水資源學(xué)各自的研究領(lǐng)域、研究內(nèi)容和作用見表1。

表1 水文學(xué)和水資源學(xué)研究領(lǐng)域、研究內(nèi)容及作用

水文學(xué)最早是地理學(xué)的一個分支，隨后出現(xiàn)了以閉合流域為研究對象的工程水文學(xué)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，人類社會經(jīng)濟(jì)活動對水分循環(huán)的干擾逐漸增強(qiáng)，出現(xiàn)了人類社會飲水、用水、耗水和排水的水分側(cè)支循環(huán)，從而突破原有地理水文學(xué)和工程水文學(xué)的內(nèi)容，開始進(jìn)入一個新的階段，即面向水資源的整體系統(tǒng)進(jìn)行研究的水文與水資源學(xué)［2］。據(jù)郭敬輝等(1984 年)［3］和陳家琦等(2002年)［4］，水文學(xué)與水資源學(xué)的主要研究方向見表2。

二 水文學(xué)及水資源學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀

人類自從步入文明時代，就從未停止過與水害做斗爭，興水利，測水文，尋規(guī)律，累經(jīng)驗，逐漸形成知識體系，并不斷發(fā)展，形成了水文科學(xué)。

隨著經(jīng)濟(jì)社會建設(shè)的需要和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水文學(xué)及水資源與其他學(xué)科間綜合與交叉，不斷深化對資源、環(huán)境與生態(tài)問題的研究，形成一些水文分支學(xué)科，如隨機(jī)水文學(xué)、模糊水文學(xué)、灰色系統(tǒng)水文學(xué)等。當(dāng)前，水文與水資源研究主要表現(xiàn)在:(1)與大氣科學(xué)交叉，運(yùn)用遙感、雷達(dá)等遙測技術(shù)，開發(fā)集成“氣象模型—水文模型—地面模型—遙測”四維數(shù)據(jù)同化技術(shù)，不僅可以解決水文資料缺乏，而且對預(yù)測全球及區(qū)域天氣系統(tǒng)變化、大氣環(huán)境的變化對水資源和生態(tài)環(huán)境的長期影響具有重要意義，可以提高水文預(yù)報的精確度、延長預(yù)見期、對防洪減災(zāi)具有重要的價值;(2)與環(huán)境科學(xué)交叉，研究流域水環(huán)境保護(hù)和飲水安全保障問題，開發(fā)出分布式水質(zhì)水量聯(lián)合模型、生物化學(xué)模型、疾病傳播模型、危機(jī)決策系統(tǒng)以及污染實時監(jiān)控與預(yù)警系統(tǒng)等，為廣大的居民提供飲水安全保證;(3)與生態(tài)科學(xué)交叉，研究流域生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)和河流健康問題，建立流域水文與生態(tài)過程松散耦合模擬;(4)與信息科學(xué)結(jié)合，合理應(yīng)用GPS、GIS、RS技術(shù)，數(shù)據(jù)庫等，提高水資源調(diào)度管理的效率;(5)與經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)及管理學(xué)交叉發(fā)展，搞好統(tǒng)一管理和綜合管理，建立起流域管理和區(qū)域管理相結(jié)合模式，解決水資源的合理配置、綜合開發(fā)、合理利用和有效保護(hù)，共同建設(shè)清潔節(jié)水型社會，實現(xiàn)資源、環(huán)境、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)、社會的和諧發(fā)展。

表2 水文學(xué)與水資源學(xué)研究方向

(一)水文學(xué)及水資源學(xué)科的地位

隨著社會的發(fā)展，水文與水資源學(xué)科作為水利學(xué)科的重要專業(yè)領(lǐng)域之一，發(fā)揮著越來越重要的作用。中國對水資源地位——三大戰(zhàn)略資源之一的確定，突顯了水資源的寶貴性。隨著人口增長與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，全球普遍出現(xiàn)水資源供需矛盾。作為發(fā)展中大國，中國在水資源管理與開發(fā)利用方面中存在著諸多問題，如水資源短缺、水資源配置不合理、水災(zāi)害頻發(fā)、水污染嚴(yán)重、水生態(tài)破壞以及水權(quán)不明等。而水文與水資源工程正是水資源開發(fā)利用和管理中的一門重要的工程技術(shù)學(xué)科［5］。

在中國，水資源時空分布極為不均。除此之外，人類非理性活動等外界因素的過度干擾，加之氣候變化等自然因素的加劇影響，使得流域洪澇災(zāi)害的孕災(zāi)環(huán)境日趨嚴(yán)峻，洪澇災(zāi)害對社會穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善的破壞作用從未像今天這樣強(qiáng)烈［6］。同時，水資源短缺日趨緊張，由其引發(fā)環(huán)境惡化、生態(tài)退化、糧食安全和健康威脅等問題，已經(jīng)成為限制國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。在此背景下，如何有效地管理和合理開發(fā)利用水資源，是當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設(shè)必須正確對待和亟待解決的關(guān)鍵問題。水資源規(guī)劃、配置和管理的基本依據(jù)是水文與水資源信息?；跍?zhǔn)確水文信息建立的水情預(yù)測、預(yù)報和預(yù)警系統(tǒng)，才能有效保障流域安全和地區(qū)穩(wěn)定。因此，人類迫切需要認(rèn)識水文與水資源的規(guī)律與特點，在此基礎(chǔ)上，掌握更多水文與水資源信息和知識，才能有效地管理水資源和合理開發(fā)利用水資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，保證人類健康。

一直以來，水文與水資源學(xué)對水利工程的建設(shè)與管理有著重要的作用，搜集水文與水資源信息為水庫、隧道、橋梁、航道、水電站等與水相關(guān)的工程建設(shè)提供設(shè)計依據(jù)和安全保障。社會的發(fā)展和進(jìn)步，要求水文與水資源信息的收集更全面、更精確以及更快速，以更好地服務(wù)于工程規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行和管理過程，使之更經(jīng)濟(jì)和安全。這些要求體現(xiàn)在兩個方面:一是水文水資源信息提供范圍由局部升級為全流域;二是信息領(lǐng)域由僅與水有關(guān)擴(kuò)大為與水、水生態(tài)和環(huán)境相關(guān)。

2009年中央關(guān)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展農(nóng)民持續(xù)增收的若干意見中提出:必須切實增強(qiáng)危機(jī)意識，充分估計困難，緊緊抓住機(jī)遇，果斷采取措施，堅決防止糧食生產(chǎn)滑坡，堅決防止農(nóng)民收入徘徊，確保農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，確保農(nóng)村社會安定。為此，水資源不但是生產(chǎn)的自然資源，而且是一種最重要的環(huán)境要素，在解決“三農(nóng)”問題，保障國家可持續(xù)發(fā)展，維護(hù)地區(qū)穩(wěn)定有著至關(guān)重要的作用。未來國家的發(fā)展戰(zhàn)略和宏觀規(guī)劃越來越離不開水文與水資源的支持。2011年中央一號文件《中共中央國務(wù)院關(guān)于加快水利改革發(fā)展的決定》將服務(wù)“三農(nóng)”作為今后水利工作的重點，為水利學(xué)重要領(lǐng)域之一的水文與水資源學(xué)提供了難得的機(jī)遇，同時也賦予其重大的使命。

(二)水文學(xué)及水資源學(xué)科的作用

水文學(xué)及水資源學(xué)科主要研究地球上水的形成、分布和運(yùn)動規(guī)律，以及水旱災(zāi)害防治、水資源開發(fā)利用、水環(huán)境改善與保護(hù)和水利工程運(yùn)行與管理的基本理論與技術(shù)方法。它既有基礎(chǔ)科學(xué)的本質(zhì)，又有應(yīng)用科學(xué)的內(nèi)涵，是水利學(xué)科的重要組成部分。在水資源可持續(xù)利用、防洪抗旱、解決水資源短缺、水利工程建設(shè)運(yùn)行管理等方面，都需要水文水資源信息和知識支持。

水文預(yù)報是水文學(xué)為經(jīng)濟(jì)和社會服務(wù)的重要方面，特別是對災(zāi)害性水文現(xiàn)象做出預(yù)報，對綜合利用大型水利樞紐做出短期、中期和長期的預(yù)報，作用巨大。汛期來臨時，實時跟蹤雨、水情，及時觀測水位、嚴(yán)格監(jiān)測流量、科學(xué)預(yù)報。精確的水文預(yù)報，能為各級防汛部門進(jìn)行決策提供科學(xué)依據(jù)，從而為抗洪搶險贏得寶貴時間，最大限度地確保人民生命財產(chǎn)安全。同時，跟蹤做好各大、中型水庫優(yōu)化調(diào)度預(yù)報，確保水庫在汛期的安全度汛和蓄集一定量的水以供汛后農(nóng)業(yè)灌溉?？菟趤砼R時，各水文、雨量站能為指導(dǎo)抗旱方面提供服務(wù)，對歷年枯水期的雨量、蒸發(fā)量進(jìn)行分析并做好預(yù)測，必要時可在重要地區(qū)增設(shè)雨量站和墑情監(jiān)測。

水資源優(yōu)化配置是緩解水資源供需矛盾的最經(jīng)濟(jì)、最快速的方法，開展水資源優(yōu)化配置工作在解決農(nóng)村居民生產(chǎn)生活用水方面發(fā)揮在重要作用。通過合理抑制需求和有效增加供給及各類工程和非工程措施的最佳組合，統(tǒng)籌上游與下游、地表水與地下水、經(jīng)濟(jì)用水和生態(tài)用水，為地方算好水帳，可提高農(nóng)村用水保障程度，為農(nóng)村飲水工程提供有效的系列水文監(jiān)測數(shù)據(jù)。面對特枯水年，通過制定特枯水年供水應(yīng)急方案，統(tǒng)籌兼顧、全面調(diào)整水資源的分配方案和計劃用水指標(biāo)，充分發(fā)揮有限資源的最大作用。中國是個農(nóng)業(yè)大國，一直以來農(nóng)業(yè)是用水大戶，因而是節(jié)水工作的重點。農(nóng)業(yè)節(jié)水的關(guān)鍵是要提高灌溉利用率，通過改變觀念，告別傳統(tǒng)的大水漫灌方式，推廣節(jié)水灌溉制度和技術(shù)，興修防滲渠道，完善灌區(qū)配套渠系，結(jié)合農(nóng)作物種植的結(jié)構(gòu)調(diào)整和比例優(yōu)化，逐步形成技術(shù)、工程、農(nóng)藝和管理一體化的綜合節(jié)水措施。

廣大農(nóng)村有眾多的水塘、水庫，水產(chǎn)養(yǎng)殖大有作為。相關(guān)的水質(zhì)監(jiān)測站點及實驗室可對地表水、地下水、生活飲用水、污水、大氣降水、底泥質(zhì)與土壤等進(jìn)行監(jiān)測與分析、評價，在農(nóng)村各水塘、水庫的做好水質(zhì)監(jiān)測方面的工作，為養(yǎng)殖戶提供水質(zhì)監(jiān)測依據(jù)，能有效地保障養(yǎng)殖戶生產(chǎn)養(yǎng)殖工作。

許多農(nóng)村位于山區(qū)，遇惡劣天氣易發(fā)生水土流失。水土流失破壞地面完整，降低土壤肥力，造成土地硬石化、沙化，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，威脅城鎮(zhèn)安全，加劇干旱等自然災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展，且常伴隨著泥石流、滑坡、崩塌等更嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，淹沒田地、村莊、道路，造成人民生命財產(chǎn)的巨大損失。開展水土保持研究、編制水土保持方案、提供水土保持監(jiān)測服務(wù)、建立水土保持設(shè)施等，通過封山育林、農(nóng)林生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)等防治水土流失，保護(hù)、改良與合理利用土地資源和水資源，維護(hù)和提高土地生產(chǎn)力，減輕洪水、干旱、風(fēng)沙等災(zāi)害，涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)小氣候，可有效地改善生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)條件，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和農(nóng)民增收，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

三 結(jié)語

2010年的這個春天，本該是充滿希望的季節(jié)，中國西南5省市區(qū)卻遭受了歷史罕見的大旱，受災(zāi)人口超過5 000萬。云南、廣西部分地區(qū)的旱情已達(dá)到特大干旱的程度，貴州省秋冬連旱，出現(xiàn)80年一遇，甚至百年一遇的旱情。面對深陷旱災(zāi)之苦的廣大人民，水文與水資源專業(yè)的學(xué)生應(yīng)貢獻(xiàn)一份力量，通過對水文信息的采集處理，結(jié)合所學(xué)的氣象、氣候?qū)W進(jìn)行開發(fā)一套水文自動監(jiān)測通訊系統(tǒng)，對觀測資料自動收集、加工、存貯、檢索等功能，并可進(jìn)行遙控操作，從而把被動抗旱變?yōu)橹鲃涌购祦硌芯砍鲩L期抗旱的方法。與農(nóng)業(yè)開展合作研究，探索氣象、水資源合理利用途徑，增強(qiáng)農(nóng)業(yè)的防災(zāi)減災(zāi)能力，促進(jìn)人與氣候、農(nóng)業(yè)與氣候的和諧發(fā)展，進(jìn)一步加快水利事業(yè)發(fā)展，繼續(xù)把解決水問題作為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的頭等大事來抓，下更大決心，突出抓好水源工程建設(shè)。

水文學(xué)及水資源學(xué)科既是一門理論性較強(qiáng)的學(xué)科，更是一門實踐性的學(xué)科。完備的學(xué)科體系、理論框架能很好地指導(dǎo)“三農(nóng)”的進(jìn)步與發(fā)展，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)、持續(xù)增長。同時，在實踐過程中，能夠充分認(rèn)識到目前學(xué)科知識的不足或錯誤之處，這是學(xué)科進(jìn)一步完善和擴(kuò)大內(nèi)涵在“三農(nóng)”中的助推劑，充分認(rèn)識到水文與水資源工程專業(yè)的重要地位，并認(rèn)真學(xué)習(xí)和實踐，是和諧社會主義發(fā)展的必然進(jìn)步，也是學(xué)科進(jìn)步的必由之路。

［1］陳志愷.中國水利百科全書·水文與水資源分冊［M］.北京:水利水電出版社，2004.

［2］陳家琦.現(xiàn)代水文學(xué)發(fā)展的新階段—水資源水文學(xué)［J］.自然資源學(xué)報，1986，9(2).

［3］郭敬輝，劉昌明.水文學(xué)的地理研究方向與發(fā)展趨勢［J］.地理學(xué)報，1984(2).

［4］陳家琦，王 浩，楊小柳.水資源學(xué)［M］.北京:科學(xué)出版社，2002.

［5］張升堂.水文與水資源工程專業(yè)培養(yǎng)動態(tài)及問題分析［J］.中國電力教育2009，9(144).

［6］劉春蓁.水文與水資源工作面臨的挑戰(zhàn)［J］.中國水利，1991(5).